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Druckgasschalter mit pneumatischem Antrieb
Um bei Druckgasschaltern mit sehr hohen Antriebsgeschwindigkeiten für den pneumatisch bewegten Schaltstift zu arbeiten, ist bereits vorgeschlagen worden, z. B. an Stelle von Öldämpfungen ein mechanisches Dämpfungselement vorzusehen, das insbesondere aus einer Ringfeder besteht. Eine solche Feder hat die Eigenschaft, die kinetische Energie des bewegten Schaltstiftes in sich aufzunehmen, ohne dass die dabei auftretenden Kräfte unzulässig grosse Werte erreichen. Bei der Anwendung einer Ringfeder allein wird die Schaltstiftgeschwindigkeit aber durch die zulässige Durchfederung begrenzt, die in Hinsicht auf die einwandfreie Unterbrechung des Lichtbogens eine bestimmte Grösse nicht überschreiten darf.
Die Grösse der Durchfederung wird durch die Gleichung
EMI1.1
bestimmt, wobei mit f die Durchfederung, v die Schaltgeschwindigkeit, m die Masse der bewegten Teile, k die Federkonstante und Po die hinter dem Kolben anstehende Antriebskraft bezeichnet sind.
Man kann bei einem solchen Druckgasschalter mit pneumatisch betätigtem Schaltstift und einem mechanischen Dämpfungselement grössere Schaltstiftgeschwindigkeiten erreichen, wenn erfindungsgemäss in der Wand des Antriebszylinders Bohrungen vorgesehen sind, durch die die innerhalb des Zylinders durch Kompression erhitzte Luft entweichen kann. Der mit hoher Geschwindigkeit angetriebene Schaltstift wird so, bevor er auf das mechanische Dämpfungselement auftrifft, schon durch eine pneumatische Dämpfung derart gebremst, dass eine zu starke Durchfederung vermieden wird.
Die Erfindung unterscheidet sich dadurch wesentlich von andern bekannten pneumatisch betätigten Druckgasschaltern, bei denen ebenfalls zusätzlich zu einem mechanischen Dämpfungselement innerhalb des Antriebszylinders eine Druckluftdämpfung vorgesehen ist. Bei diesen Schaltern wird dem bewegten Schaltstift zwar kinetische Energie durch eine Druckluftdämpfung vorübergehend entzogen, aber die komprimierte Luft findet keine Ausweichmöglichkeiten in Form von Bohrungen, so dass die Energie der adiabatisch komprimierten Luft wieder an den Schaltstift zurückgegeben wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
In dem Antriebszylinder 1 ist der Antriebskolben 2 mit dem Schaltstift 3 angeordnet. Am Ende des Antriebszylinders ist die nur teilweise dargestellte Ringfeder 4 vorgesehen. Vor der Ringfeder ist ein kolbenartiger Boden 5 angeordnet, der mehrere Bohrungen 6 sowie eine als Rückschlagventil 7 ausgebildete Einlassöffnung für die"Ein"-Luft aufweist.
Die Anordnung wirkt so, dass bei der Ausschaltbewegung der Antriebskolben 2 zunächst unter stärkerer Verzögerung seiner Bewegung auf den Boden 5 auftrifft. Dieser überträgt die für eine weitere Abbremsung notwendige Kraft auf die Ringfeder 4 und dämpft dadurch die Antriebsbewegung völlig ab. Die Stärke der pneumatischen Dämpfung wird durch die Bohrungen 6 bestimmt. Bei Wiedereinschaltung tritt die Druckluft über das Rückschlagventil 7 in den Antriebszylinder ein.
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Compressed gas switch with pneumatic drive
In order to work with compressed gas switches at very high drive speeds for the pneumatically moved switch pin, it has already been proposed, for. B. to provide a mechanical damping element in place of oil dampers, which consists in particular of an annular spring. Such a spring has the property of absorbing the kinetic energy of the moving switch pin without the forces occurring thereby reaching impermissibly high values. When using an annular spring alone, however, the speed of the switch pin is limited by the permissible deflection, which must not exceed a certain size with regard to the faultless interruption of the arc.
The amount of deflection is given by the equation
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where f is the deflection, v is the switching speed, m is the mass of the moving parts, k is the spring constant and Po is the driving force behind the piston.
With such a compressed gas switch with a pneumatically operated switch pin and a mechanical damping element, greater switch pin speeds can be achieved if, according to the invention, bores are provided in the wall of the drive cylinder through which the air heated by compression within the cylinder can escape. The switching pin, which is driven at high speed, is already braked by pneumatic damping before it hits the mechanical damping element in such a way that excessive deflection is avoided.
The invention differs significantly from other known pneumatically operated compressed gas switches in which compressed air damping is also provided in addition to a mechanical damping element within the drive cylinder. With these switches, kinetic energy is temporarily withdrawn from the moving switch pin by compressed air damping, but the compressed air has no alternative in the form of bores, so that the energy of the adiabatically compressed air is returned to the switch pin.
To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is shown schematically in the drawing.
The drive piston 2 with the switching pin 3 is arranged in the drive cylinder 1. At the end of the drive cylinder, the only partially shown annular spring 4 is provided. A piston-like base 5 is arranged in front of the annular spring and has a plurality of bores 6 and an inlet opening designed as a check valve 7 for the "in" air.
The arrangement acts in such a way that, during the disengaging movement, the drive piston 2 initially strikes the base 5 with a greater delay in its movement. This transfers the force necessary for further braking to the annular spring 4 and thereby completely dampens the drive movement. The strength of the pneumatic damping is determined by the holes 6. When it is switched on again, the compressed air enters the drive cylinder via the check valve 7.